AN INTEGRATED STOCHASTIC MULTI-OBJECTIVE DOWNSTREAM OIL & GAS SUPPLY CHAIN MODEL FOR TACTICAL DECISION MAKING. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF PhD_Dissertation-_Ahmed_Ghaithan_May_2017.pdf Download (6MB) | Preview

Arabic Abstract

تهدف هذة الأطروحة الى تطوير ثلاثة نماذج رياضية متعددة المراحل، متعددة المنتجات، متعددة الفترات و متعددة الأهداف للمرحلة السفلى من سلاسل امداد النفط و الغازات وذلك لايجاد امثل الحلول التكتيكية و دراسة المفاضلات الناتجة من تعدد الدوال الهدفية. يعرض الجزء الأول من الأطروحة مراجعة للمنشور في مجال نمذجة سلاسل الامداد الهيدروكربونية و تم تقييم الابحاث المنشور و تصنيفها حسب طبيعة صنع القرار (تكتيكي، استراتيجي) و حسب نوع النموذج اذا كانت برمترات النموذج ثابتة او عشوائية. و خلصت مراجعة المنشور ان هناك فجوة لعدم استخدام نماذج ذات دوال هدفية متعددو لدراسة سلاسل الامداد للمواد الهيدروليكية. و طور الجزء الثاني من الاطروحة نموذج متعدد الدوال الهدفية. و شملت الدوال تخفيض التكلفة الكلية و تعظيم كل من الايرادات الكلية و مستولى الخدمة. و تم دراسةعمليات اتخاذ القرار في الانتاج والتوزيع و عرضت عدة نقاط توضح المفاضلة بين الحلول التي تكون أمثل حسب منظور بريتو (Pareto). و الجدير ان هذا النموذج يفترض ان برميترات النموذج ثابتة فهو يتغاضى عن العشوائية التي هي من طبيعة بعض البرميترات مثل السعر و الطلب. طورالجزء الثالث من الاطروحة نموذج عشوائي متعدد الدوال الهدفية لدراسة تاثير العشوائية في بعض البرميترات مثل السعر و الطلب على المنتجات البترولية. تم تطوير النموذج باستخدام نموذج اتخاذ القرار على مرحلتين (two-stage stochastic) مع افتراض العديد من السيناريوهات للبرميترات العشوائية. في الجزء الرابع من الاطروحة تم تعديل النموذج العشوائى ليصبح نموذج إدارة المخاطر المالية باستخدام CVaR كمقياس للخطر في دوال التكلفة والايرادات الكلية. الغرض من نموذج المخاطر هو تجنب وضع خطة تكتيكية يترتب عنها إجمالي تكاليف عالية و دخلا منخفض. وتم تقديم دراسة لحالة سلسلة الامداد للنفط والغاز السعودية لأثبات عملية النماذج. تمت عملية حل النماذج الثلاثة باستخدام الطريقة المطورة من (ε-constraint). و تم إجراء تحليل الحساسية لدراسة بعض البرميترات المتغيرة والعشوائية لاستخلاص بعض الأفكار الإدارية.

English Abstract

The aim of the dissertation is to develop three multi-echelon, multi-item, multi-period and multi-objective mathematical models for tactical planning of an integrated downstream oil and natural gas supply chain. The dissertation begins with a comprehensive review of the literature on mathematical modeling of Hydrocarbon Supply Chain (HCSC). The previous works are classified based on the modeling approach into deterministic and stochastic models. Under each approach, the papers are classified based on strategic and tactical planning horizon models and integration of HCSC based on a type of considered network. The second part of the dissertation models the downstream segment of oil and gas supply chain under the assumption of fixed and known parameters. Three conflicting objectives are optimized; total cost, total revenue, and service level. The goal is to determine tactical processing, distribution, and marketing plans simultaneously. The formulated model is an integrated Multi-Objective Deterministic (MOD) model. The third part of the dissertation extends the MOD model to study the effect of uncertainty in market conditions. The proposed and obtained model is Multi-Objective Stochastic (MOS) model. Uncertainties incorporated to the proposed model from variations of demands and prices of petroleum products. The MOS model is formulated based on the two-stage approach. The uncertain parameters are represented by discrete realizations with a specific probability of occurrence. The risk associated with uncertain parameters in the stochastic model is quantified and studied through employing CVaR risk measure of total cost and total revenue in the fourth part of the dissertation. The resulted model is Multi-Objective Risk (MOR) model. The purpose of the MOR model is to avoid developing a tactical plan with high total cost and low revenue. The applicability and utility of the three proposed models are validated and evaluated using the case of Kingdom of Saudi Arabia HCSC. The three models were solved using improved augmented ε-constraint algorithm to generate Pareto optimal solutions. A valuable and practical sensitivity analysis was conducted to study the effect of key controlled and uncontrolled parameters on the obtained results and some managerial insights were derived.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Systems Engineering
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	Duffuaa, Salih
Committee Members:	Selim, Shokri and Al-Turki, Umar and Ben-Daya, Mohamed and Ba-Shammakh, Mohammed
Depositing User:	AHMED GHAITHAN (g201206800)
Date Deposited:	31 Jul 2017 12:30
Last Modified:	31 Dec 2020 08:15
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140419