Araç rotalama problemi: Literatür incelemesi ve enerji optimizasyonlu hibrit araç rotalama uygulaması
Vehicle routing problem: literature review and an application of energy optimized hybrid vehicle routing problem
- Tez No: 931324
- Danışmanlar: PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ulaşım, Transportation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ulaştırma Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
ÖZET Günümüzde Araç Rotalama Problemi (ARP), önemi ve faaliyet hacmi sürekli artmakta olan lojistik operasyonlar kapsamında, en temel optimizasyon sorunudur. Bu problemin çözüm modeli ile yalnızca lojistik faliyetin tüm gereksinimlerinin yerine getirilmesi hedeflenmez, aynı zamanda operasyon veriminin de maksimize edilmesi amaçlanır. Ulaştırma faaliyetini en yüksek verimle gerçekleştirme isteği, rotalama probleminin teknik ismine kavuşmasından daha eski bir tarihe dayanmaktadır. Buna karşın Dantzig ve Ramser isimli araştırmacılar 1959 yılında bu problemi matematiksel olarak ilk kez ifade ederek diğer araştırmacılar için ilham kaynağı olurken aynı zamanda ARP'yi onlar için ilgi kaynağı haline getirmiştir. Oluşturulan bu ilk modele konu olan kısıtlar, her bir teslimat noktasının talebinin karşılanması ya da gereksiz turların elenmesi gibi, ARP'yi anlamlı bir şekilde gerçekleştirmek için ihtiyaç duyulan genel gereksinimlerdir. Bu problemin amacı, tüm teslimat noklatarının talebi karşılanırken, maliyetlerin ve toplam mesafenin minimize edilmesi olmuştur. Ancak süregelen araştırmalarda, hem gerçek dünya koşullarındaki dağıtım ağlarının daha iyi temsil edilmesi hedeflenmiş hem de teknoloji, ekonomi, kültürel yaşam tarzı ve hayat standardı gibi faktörlerin değişip gelişmesiyle çözümün niteliğine dair beklentiler oldukça farklılaşarak çeşitlenmiştir. Çeşitli insan faaliyetleri ve doğal süreçlerin sonucunda ortaya çıkan ve problemi oldukça etkileyen diğer önemli faktörler de araçlarda yakıt olarak kullanılan kıt kaynakların giderek azalması, doğal dengenin korunma ihtiyacı ve gün geçtikçe artmakta olan enerji ihtiyacıdır. Özellikle başlıca emisyon kaynaklarından biri olduğu bilinen ulaştırma operasyonlarının yaydığı sera gazı emisyonları, bu faktörleri olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle, ulaştırma sektörünün bu olumsuz etkisi, ARP'nin daha çevreci bir yaklaşımla modellenmesini gerektirirken, ARP'nin ekolojik temelli bu modeli de ulaştırma sektörünü yeniden şekillendirmeye yönlendirmektedir. Bu etkileşimli yapı sonucunda; yeni teknoloji ve yaklaşımlar, klasik ARP modeline entegre edilmeye devam etmektedir. Bu tez çalışması ile klasik ARP'yi çözebilmek için, küresel ölçekte en önemli ihtiyaçlardan olan enerjinin tasarrufunu amaçlayan bir model geliştirilmiştir. Bu güncel enerji tasarrufu talebini karşılayabilmek için günümüz teknolojisinde yaygınlaşmaya başlayan, elektrikli araç teknolojisinden yararlanılmıştır. Elektrikli araç teknolojisini klasik ARP'ye entegre etme amacı ile, dizel yakıtlı araçlar ile hem içten yanmalı bir motora ve hem de elektrikli bir motora sahip olan şarj edilebilir hibrit elektirkli araç ile heterojen bir filo kombinasyonları oluşturulmuştur. Farklı araç kombinasyonlarının, aynı dağıtım ağı içi rotalama problemini çözmek üzere, GAMS programında matematiksel bir model tasarlanmıştır. Programın CPLEX çözücüsü aracılığıyla enerji tüketim değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, emisyon değerlerinin görece çok düşük olduğu şarj edilebilir hibrit elektirkli araçların, lojistik operasyonlarında enerji tüketimi açısından klasik dizel yakıtlı araçlara göre çok daha verimli olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu tez çalışması ile, düşük enerji ve emisyon gibi güncellenen ARP çözüm beklentilerine, gelişen teknoloji ile birlikte yanıt vermeyi hedeflemek, lojistik operasyonların ihtiyaç duyduğu yüksek enerji tüketiminin minimizasyonuna katkıda bulunmak ve gelecekte daha da yaygınlaşması beklenen elektrikli araç teknolojisinin enerji verimliliği potansiyelini keşfetmektir. Bu tez çalışması, karar vericiler ve ARP araştırmacıları için hibrit elektirkli araç teknolojisinin lojistik sektöründeki enerji verimliliğini ortaya koyan pratik bir örnek sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
SUMMARY In today's world, logistic activities are soaring and the demand for efficient transportation is increasing rapidly. The organization and planning of logistical activities in general presents a highly complex optimization problem with many unknown dimensions. Large-scale logistics operations in particular present a difficult task to optimize. In order to solve this complexity, the Vehicle Routing Problem (VRP), which is the most fundamental problem of logistics, has been widely utilized and studied. This model problem was first solved effectively by Dantzig and Ramser in 1959. Their study aimed solely to minimize the overall costs of total routing distances. Since then, in decades of research, the classical VRP was further developed and enhanced to incorporate criteria emerging from the more practical considerations of modern logistics. What has prevailed, however, is the requirement of this problem to model those complex real-world conditions with mathematical precision. Managing large-scale logistics activities, such as the everyday delivery of goods and services in an efficient way, is one of the primary goals of companies operating in the transportation industry. For this reason, logistics companies are trying to use methods aimed at making their operations less costly or more energy efficient. In addition, many countries and international organizations are trying to control the emission parameters of various sectors. According to many researches, transportation-related emissions have the largest share among these sources. Therefore, significant innovation is required in transportation systems and large-scale logistics operations. In order to achieve this, VRP researchers aim to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions using various methods. One of the main methods used to achieve this goal is to increase the efficiency of logistics operations by using heterogeneous fleets. It is known that it is possible to design more energy-efficient distribution networks by combining the advantages of different vehicles. Researchers reveal that a significant increase in energy efficiency can be achieved by using electric vehicle technology in these heterogeneous fleets. As electric vehicles do not emit direct emissions, and charging networks are expanding rapidly, it is clear that the introduction of electric vehicles becomes the preferred solution for many of the problems plaguing modern transportation and widespread adoption of them within transportation fleets can be expected. In European countries that set targets for carbon-neutral economies and societies, the energy efficiency of these electric vehicles has been one of the key components in trying to achieve this goal. Integrating this technology into large-scale logistics activities that emit significant amounts of greenhouse gas is critical for environmental protection and balancing the consumption of the finite resources available to countries. In this thesis, various VRP solution methods are examined, and it is discussed how these different techniques have evolved from the very first models of vehicle routing. As different types of VRP require different methods to solve them, the most common VRP types are also explained. In the literature, it is common for researchers to examine in detail which type of VRP is used, for which purpose, and which solution method is employed. The goal of such a study is to provide sufficient information about the problem at hand and to better understand how solutions of these simulations are to be interpreted. In this thesis study, a model using a heterogeneous fleet was developed in the GAMS program in order to redesign the classical VRP problem according to the needs of our modern world and to reduce emissions while saving energy. Diesel-fueled trucks and plug-in hybrid electric trucks with both internal combustion engines and electric engines were used in this fleet. The minimization of total energy consumption was calculated by including hybrid vehicles in the vehicle routing problem. In the next step, it is aimed to reinforce the information obtained by presenting a practical application example. To ensure an objective assessment of the benefit of heterogenous fleets with the vehicle routing simulations, random distribution networks were created in the GAMS program and the demand amounts of the delivery points were randomly assigned. To achieve a sufficient sample size and provide an analysis covering a wide range of scenarios, the model simulation was run for 100 different design networks using automation implemented in Python. These analyses were conducted for different combinations and makeups of heterogeneous fleets. The obtained simulation results were examined in detail and compared against each other. The quantitative analysis reveals that a significant decrease in total energy consumption can be obtained by introducing hybrid vehicles into a fleet of delivery vehicles. The results further suggest that utilizing hybrid vehicles not only achieves the desired minimization of energy consumption but also accomplishes the targeted emission reduction. Logistics activities are generally large-scale operations that require considerable amounts of energy, are costly, and therefore need to be managed efficiently. Especially when the amount of greenhouse gas emissions from fossil fuel vehicles of this size is considered, designing vehicle routes with an environmental perspective is mandatory considering their ecological and economical weight. Therefore, replacing vehicles using the finite resource fossil fuels, with vehicles running on electric energy, attracts attention as a more sustainable solution. This study therefore aims to reveal and quantify the potential of upgrading transportation fleets with hybrid technologies and to probe their impact on the optimal routing of delivery vehicles. The analysis of this thesis furthermore provides decision-makers with an insight into heterogeneous fleets and their application, as well as presents VRP researchers with an enhanced model to evaluate their effect.
Benzer Tezler
- Dinamik tam kamyon yüklü araç rotalama probleminin ajan tabanlı yaklaşım ile çözülmesi
Solving dynamic full truckload vehicle routing problem using an agent-based approach
SELİN ÇABUK
Doktora
Türkçe
2023
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIZVAN EROL
- Stokastik araç rotalama algoritmalarının karşılaştırmalı incelenmesi
Comparative research of stochastic vehicle routing algorithms
ULAŞ DARCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUFAN DEMİREL
- Multi-vehicle one-to-one pickup and delivery problem with split loads
Parcalanabilir yüklü toplama ve dağıtma araç rotalama problemi
MUSTAFA ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜVENÇ ŞAHİN
- A comparative analysis on undirected cut-based formulations of periodic vehicle routing problem
Periyodik araç rotalama probleminin kesi temelli formülasyonları üzerine karşılaştırmalı bir inceleme
OĞULCAN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AMİNE GİZEM TİNİÇ
- Mesafe kısıtlı çok yönlü kümelenmiş açık araç rotalama probleminin genetik algoritma ile çözümü ve bir uygulama
Solving distance constraint multi perspective clustered open vehicle routing problem by genetic algortihm and an application
AYŞEN YÜCEL