Enerji optimizasyonu odaklı çoklu insansız hava ve kara araçları ile görev planlaması
Energy optimization focused mission planning with multiple unmanned air vehicles and ground vehicles
Yazar: ALPARSLAN GÜZEY
Danışman: PROF. DR. MEHMET HAKAN SATMAN
İstanbul Üniversitesi / Sosyal Bilimler Enstitüsü / Ekonometri Ana Bilim Dalı / Yöneylem Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ekonometri = Econometrics ; Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında, acil durum lojistiğinde İnsansız Hava Araçları (İHA) ve İnsansız Kara Araçlarının (İKA) görev planlamasının optimizasyonu kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Çalışmanın amacı, afet bölgelerinde acil ihtiyaç malzemelerinin teslimatında yenilikçi rotalama stratejileri ile verimliliği, hızı ve güvenilirliği artırmaktır.

Afetler ile etkin bir mücadele, lojistik operasyonların verimliliğine büyük ölçüde bağımlıdır. Geleneksel yöntemler, erişim sorunları ve afet ortamlarının öngörülemezliği nedeniyle genellikle yetersiz kalmaktadır. Bu tez, İHA ve İKA'ların esneklik ve verimlilik sunduğu alternatif çözümler olarak değerlendirilmesini önermektedir.

Araştırma, acil durum senaryolarında İHA ve İKA'ların optimize edilmiş rotalamasına yönelik hesaplama modelleri geliştirmekte ve doğrulamaktadır. Tez kapsamında iki ana uygulama incelenmiştir: dinamik enerji ve maliyet etkin çoklu İHA sistemlerinin rotalanması ve acil durum lojistiği için hibrit İHA/İKA modelleri. Çalışmanın ana hedefleri, acil durum lojistiğinde İHA ve İKA ile ortak görev planlamanın zorluklarını ve fırsatlarını daha iyi anlamak, afet müdahalesi senaryolarında otonom araç rotalaması ve koordinasyonunu optimize etmek ve bu modellerin etkinliğini deneysel olarak doğrulamaktır.

Tez, Yöneylem Araştırması, Bilgisayar Bilimi ve Acil Durum Yönetimi prensiplerini birleştiren çok disiplinli bir yaklaşım kullanmaktadır. Problemin tanımlanması ve modellenmesi, algoritma geliştirme, simülasyon ve doğrulama adımlarını içermektedir. Araştırma kapsamında, enerji verimliliğini maksimize eden ve operasyonel maliyetleri minimize eden ileri algoritmalar geliştirilmiştir.

Araştırma kapsamında, İHA ve İKA'lar için yenilikçi rotalama stratejileri geliştirilmiş olup afet lojistiği alanına yönelik katkı sağlaması amaçlanmıştır. Bu araştırma, acil malzeme teslimatlarının optimizasyonuna yönelik değerli bilgiler ve pratik çözümler sunmakta, acil müdahale etkinliğini artırmaktadır. Gelecekte ilgili alanda yapılacak çalışmalarda çevresel faktörlerin İHA enerji tüketimi üzerindeki etkilerinin ve yenilenebilir enerji kaynaklarının fizibilitesinin araştırılması önerilmektedir.

Abstract:
This study presents optimizing the planning of missions, for unmanned air vehicles (UAVs) and unmanned ground vehicles (UGVs) in emergency logistics. The main goal is to enhance the speed, efficiency and dependability of delivering supplies to disaster affected areas by introducing routing strategies.

Efficient disaster response relies on the operation of logistics activities. Conventional methods often face challenges related to accessibility issues and the unpredictable nature of disaster zones. This study suggests considering UAVs and UGVs as alternatives that provide adaptability and efficiency.

The thesis focuses on creating and validating models for optimizing the routing of UAVs and UGVs during emergency situations. It explores two applications; energy efficient routing for multiple UAV systems as well as hybrid UAV/UGV models tailored for emergency logistics. The primary objectives include gaining insights into the complexities and advantages of mission planning involving UAVs and UGVs in emergency logistics, optimize autonomous vehicle routing and coordination techniques for disaster response scenarios and conducting experiments to showcase the effectiveness of these models.

This thesis adopts an approach by combining concepts from Operations Research, Computer Science and Emergency Management. It involves stages such, as defining problems, developing algorithms conducting simulations and validating findings. New algorithms have been developed to maximize energy efficiency and minimize operational costs.

The study focus on efficient disaster relief logistics through the creation of novel routing techniques for vehicles (UAVs) and unmanned ground vehicles (UGVs). This study offers perspectives and actionable approaches to improve the efficiency of emergency supply deliveries thereby optimizing the effectiveness of emergency responses. It is suggested that future studies how environmental conditions influence UAV energy usage and assess the viability of energy alternatives.