Zaman bağımlı zaman pencereli heterojen filolu çok ürünlü kapasiteli bölmeli araç rotalama problemi ve çözüm önerisi
Time dependent heterogeneous fleet multi-product partial capacitated vehicle routing problem with time windows and solution approach
Yazar: ERTUĞRUL AYYILDIZ
Danışman: PROF. DR. ALEV TAŞKIN GÜMÜŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Yeşil tedarik zinciri = Green supply chain

Özet:
Petrol ve petrol ürünleri tüketiminin artması ile bu sınırlı kaynakların verimli, doğru ve minimum zararla sağlanması gerekmektedir. Bu nedenle, petrol dağıtım problemi ve uzantıları, yıllar içinde araştırmacılar arasında büyük ilgi görmüştür. Araç rotalama probleminin bir versiyonu olan petrol dağıtım problemi, depo(lar)dan akaryakıt istasyonlarına güvenli ve hızlı bir şekilde petrol dağıtımının planlanması ile ilgilidir. Bu tezde, petrol dağıtım problemi ele alınmış ve İstanbul'da bulunan bir kamu şirketi için bir vaka çalışması sunulmuştur. Problem, temelde zaman pencereli, zaman bağımlı bir araç rotalama problemi olarak kabul edilir. Bu problem, gerçekçi amaç fonksiyonu, zaman bağımlı, bekleme süresi içeren, çok ürünlü, heterojen filoya sahip kapasite bölmeli araç rotalama problemidir. Problem için yeni bir matematiksel model önerilmiştir. Önerilen zaman bağımlı problemi daha gerçekçi bir şekilde ele almak için, trafik yoğunluğuna bağlı olarak değişken tanker hızları dikkate alınmıştır. 
Ayrıca firma bünyesine, politikasına uygun olarak yeni bir akaryakıt istasyonunun devreye alınması sürecinde dikkat edilmesi gereken faktörleri belirlemek amacıyla tedarik zinciri performansı incelenmiştir. Bu kapsamda Tedarik Zinciri İşlemleri Referans Modeli (SCOR) modeli değerlendirilmiştir. Tedarik zinciri performansını değerlendirmek için SCOR modeli yeni ölçütlerle genişletilmiştir. Petrol tedarik zinciri özelinde, ölçütlerin ağırlıklarını belirlemek için Best-Worst entegre Pisagor Bulanık Analitik Hiyerarşi Süreci (PB-AHP) metodolojisini kullanılmıştır. Daha sonra akaryakıt istasyonu yer seçimi problemi dikkate alınmıştır. Kriterleri belirlemek için literatür gözden geçirilmiş ve uzman görüşleri alınmıştır. Devralmak için belirlenen alternatifler, küresel bulanık AHP (KB-AHP) entegre küresel bulanık WASPAS (KB-WASPAS) metodolojisi yapılandırılarak değerlendirilmiştir. Belirlenen istasyon, önerilen matematiksel modelde dikkate alınmıştır.
Tez kapsamında petrol dağıtımının minimum risk ile gerçekleştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu bağlamda petrol, tehlikeli bir malzeme olarak değerlendirilmektedir. Çalışmada, tehlikeli madde taşımacılığı için kritik risk faktörleri tanımlanmış ve risk faktörlerini değerlendirmek için iki seviyeli bir hiyerarşi oluşturulmuştur. Risk faktörlerinin ağırlıkları PB-AHP yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Ürün dağıtımını planlarken talep tahminin doğru yapılması firmalar için önemlidir. Bu bağlamda, günlük benzin tüketim miktarının tahmin edilerek matematiksel modele entegre edilmiştir. Bu amaçla, lasso regresyon tabanlı bir tahmin metodolojisi önerilmiştir. 
Matematiksel modelde kullanılan talep, risk, konum gibi parametrelerin belirlenmesinin ardından, önerilen model Cplex OPL kullanılarak çözülmüştür. Böylece, olası kaza durumlarında çevre ve deniz kirliliği gibi risklerin oluşabileceği optimum rota belirlenmiş ve bu riskler önerilen matematiksel model ile trafik, araç hızı, yol yapısı, yolun denize ve yaşam alanlarına yakınlığı gibi faktörler dikkate alınarak en aza indirilmiştir.

Abstract:
With the increase in the consumption of petroleum and petroleum products, these limited resources must be provided efficiently, accurately, and with minimal damage. So the petroleum distribution problem and its extensions have attracted much attention among the researchers. The petroleum distribution problem, as a version of the vehicle routing problem, deals with the planning of petroleum distribution from the depot(s) to the petrol stations safely and quickly. In this study, the petrol station replenishment problem is handled and a case study is presented for a public company located in İstanbul. The problem is considered as a time-dependent vehicle routing problem with time windows. This problem is a capacitated vehicle routing problem with realistic objective function, time dependent, time window, multi-product, multi-compartment vehicle with heterogeneous fleet. A novel mathematical model is proposed for the problem. To handle the proposed time-dependent problem in a more realistic way, variable tanker speeds are considered based on traffic density.
Supply chain performance is examined in order to determine the factors to be considered in the process of commissioning a new fuel station in accordance with the company policy. In this context, Supply Chain Operations Reference Model (SCOR) model is evaluated. SCOR is extended with new metrics to understand and evaluate performance of supply chains. The Best-Worst integrated Pythagorean Fuzzy Analytical Hierarchy Process (PF-AHP) methodology is used to determine the weights of the metrics for the petroleum supply chain. Then, the petrol station location selection problem is taken into consideration. To identify the criteria, the literature is reviewed and experts are interviewed. The novel spherical fuzzy AHP integrated spherical WASPAS methodology is structured to evaluate the alternatives to takeover. The station determined is considered in the mathematical model.
In the thesis, it is aimed to determine the route with minimum risk for the petroleum distribution. In this context, petroleum is considered as a hazardous material. Critical risk factors for hazardous material transportation are identified, and a two-level hierarchy is established to evaluate these risk factors. Weights of risk factors are obtained using the PF-AHP method. Accurate demand forecasting is important for companies when planning product distribution. In this context, the daily gasoline consumption amount is forecasted and integrated into the mathematical model. For this purpose, a lasso regression-based forecasting methodology is proposed.  
After determining the parameters such as demand, risk, location used in the mathematical model, the proposed model is solved using Cplex OPL. Thus, the optimum route is determined in which risks such as environment and marine pollution may occur in case of possible accidents, and these risks are minimized by the proposed mathematical model considering the factors as traffic, vehicle speed, road structure, the road's proximity to the sea and living areas.