Bulanık çok kriterli karar verme yöntemleri ile orman ürünleri nakliyatının planlanması
Transportation planning of forest products by using fuzzy multicriteria decision making methods
Yazar: ANIL ORHAN AKAY
Danışman: PROF. DR. MURAT DEMİR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Önemli ormancılık aktivitelerinden biri olan odun hammaddesinin üretim süreci, genel olarak üç aşamadan oluşmaktadır. Bu aşamalar; kesim, bölmeden çıkarma (tali nakliyat) ve ana nakliyat olarak adlandırılan odun hammaddesinin depolara veya fabrikalara olan nakliyatından oluşmaktadır. Orman ürünleri nakliyatına, taşınan odun hammaddesine ilişkin karakteristikler (tür, orman ürünü miktarı, orman ürünü tipi, çap vb.), nakliyat mesafesi, mevcut yol karakteristikleri (yol tipi, geometrik standartlar vb.), operatör tecrübesi, nakliyat araçlarına ilişkin teknik özellikler ve mevsim koşulları gibi değişkenler etki edebilmektedir. Belirtilen bu değişkenler orman ürünleri nakliyatının maliyet, çevresel zarar ve operasyonel performans durumunu etkilemenin yanı sıra nakliyatta kullanılabilecek araç tiplerine de etki etmektedir. Bu bağlamda, birçok koşulu dikkate alarak orman ürünü nakliyat planlamasında kullanılabilecek en uygun araç alternatifinin belirlenmesi karmaşık bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. 
Bu çalışmanın amacı, ANFIS tabanlı tahmin modelleri desteği ile bulanık AHP ve TOPSIS yöntemini kullanarak elde edilen hibrid bulanık çok kriterli yöntemini bütünleştirerek belirlenecek farklı koşullardaki nakliyat senaryoları altında kullanılabilecek araç alternatiflerinden en uygununun belirlenmesi ile orman ürünleri nakliyatının planlanmasıdır. Bu açıdan çalışmada, nakliyatı gerçekleştirilecek ibreli türde orman ürünleri için 16 adet, yapraklı türde orman ürünleri için ise 16 adet olmak üzere toplam 32 adet nakliyat senaryosu oluşturulmuştur. Nakliyat senaryolarında ibreli ve yapraklı ağaç grubu için taşınacak orman ürünü miktarları 50 m3, 100 m3, 150 m3 ve 200 m3 şeklinde belirlenmiştir.  Ayrıca tüm taşınacak orman ürünü miktarlarında 150 km, 200 km, 250 km ve 300 km olmak üzere toplam dört adet taşıma mesafesi uygulanmıştır. Tüm taşıma mesafeleri için ise, ortalama iniş ve çıkış yol boyuna eğimi %4 olarak seçilmiştir. Alternatif araç tipleri ise 2 akslı kamyon, 3 akslı kamyon, 4 akslı kamyon ve 5 akslı yarı römorklu araç şeklinde belirlenmiştir. Değerlendirme kriterlerinde ise, ana kriterler maliyet, çevresel zarar ve operasyonel performans şeklinde belirlenmiştir. Her bir ana kriterin altında bulunan alt kriterler ise, maliyet ana kriteri için; sabit maliyet, değişken maliyet, birim maliyet çevresel zarar ana kriteri için; CO2 emisyonu, yol yüzeyi zarar riski operasyonel performans ana kriteri için; varış süresi, yakıt tüketimi ve yük kapasitesi şeklinde seçilmiştir.
Çalışmada elde edilen sonuçlara göre, ana kriterlerin altında bulunan tüm alt kriterler dikkate alınarak yapılan değerlendirmede, ibreli türleri oluşturan ağaç grubu için 50 m3 ve 100 m3 taşınacak orman ürününe ilişkin nakliyat senaryolarında en uygun araç tipinin 4 akslı kamyon olduğu, diğer ilgili ibreli türlere ilişkin nakliyat senaryolarında ise 5 akslı yarı römorklu aracın en uygun olduğu belirlenmiştir. Yapraklı türleri oluşturan ağaç grubunu içeren nakliyat senaryolarında ise en uygun araç tipinin ise büyük çoğunlukla 5 akslı yarı römorklu araç olduğu belirlenmiştir. Maliyet ana kriterinin altında yer alan alt kriterler dikkate alınarak yapılan değerlendirmede ise, nakliyatı gerçekleştirilecek ibreli türlerde, 4 akslı kamyonun en uygun olduğu, yapraklı türlerde ise, 50 m3 orman ürünü için 5 akslı römorklu aracın diğer ilgili yapraklı türlere ait nakliyat senaryolarında 4 akslı kamyonun en uygun olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çevresel zarar ana kriterinin altında yer alan alt kriterler dikkate alınarak yapılan değerlendirmede, ibreli türler için 50 m3 ve 100 m3 nakliyatı gerçekleştirilecek orman ürünü için sırasıyla 3 akslı kamyonun ve 4 akslı kamyonun en uygun olduğu, diğer ibreli türlere ait nakliyat senaryolarında ise, 5 akslı yarı römorklu aracın en uygun olduğu belirlenmiştir. Yapraklı türlerde ise çevresel zarar alt kriterleri açısından en uygun araç tipinin çoğunlukla 5 akslı yarı römorklu araç olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Son olarak operasyonel performans ana kriterinin altındaki alt kriterler dikkate alındığında ise, ibreli ve yapraklı türler için oluşturulan tüm nakliyat senaryolarında en uygun araç tipinin 5 akslı yarı römorklu araç olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmada birçok farklı kriterin dikkate alınması orman ürünleri nakliyat planlamasında araç alternatiflerinin etkin bir şekilde seçilmesine imkân sağlamıştır. Ulaşılan tüm sonuçlar dikkate alındığında, taşınacak orman ürünlerinin miktarının ve ağaç türünün dikkate alınmasının nakliyat planlaması açısından daha yararlı olacağı görülmektedir. Gelecek çalışmalarda farklı değerlendirme kriterlerinin de dikkate alınması ve farklı çok kriterli karar verme yöntemleri de kullanılması ile ulaşılan sonuçlar, bu çalışma sonuçları ile karşılaştırılabilir.

Abstract:
The process of timber harvesting, which is one of the important forestry activities, generally consisting of three stages. These stages consist of tree felling, logging and transportation of the wood raw material to warehouses or factories which is called secondary transport. Forest products transportation can be affect by the different variables such as wood raw material characteristics (species, amount of forest products, forest product type, size of forest products, etc.), transportation distance, existing road characteristics (road type, geometric standards, etc.), operator experience, technical specifications for transportation vehicles, and climate conditions. These variables may affect not only the cost, environmental effect and operational performance of forest transportation but also the types of vehicles that can be used in transportation. In this context, it is a complex issue to determine the most suitable vehicle types that can be used in forest product transportation planning, taking into account many conditions.
This study aimed to develop the transportation planning of forest products by determining the most suitable vehicle alternatives to be used in forest products transportation in different conditions of transportation scenarios integrating the hybrid fuzzy multi-criteria method obtained by using fuzzy AHP (Analytic Hierarchy Process) and TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solutions) method with the support of ANFIS (Adaptive Based Neuro-Fuzzy System)-based prediction models. In this respect, a total of 32 transportation scenarios were generated, 16 scenarios for coniferous forest products and 16 scenarios for broadleaved type forest products. In the transport scenarios, the amount of forest products to be transported for the coniferous and broadleaved tree group was determined as 50 m3, 100 m3, 150 m3 and 200 m3. In addition, a total of four hauling distances have been implemented as 150 km, 200 km, 250 km and 300 km for all forest products. For all hauling distances, the average longitudinal slope of up and down road was chosen as 4%. Alternative vehicle types were determined as 2-axle truck, 3-axle truck, 4-axle truck and 5-axle semi-trailer vehicle. In the evaluation process, the main criteria were determined as cost, environmental effect and operational performance. Sub-criteria under each main criterion were; fixed cost, variable cost, unit cost for cost criterion, CO2 emission, road surface damage risk for environmental effect criterion, and arrival time, fuel consumption and payload for operational performance criterion.
According to the results obtained in the study, considering all the sub-criteria under the main criteria, the most suitable vehicle type in the transportation scenarios for 50 m3 and 100 m3 forest products for the tree group constituting the coniferous species was a 4-axle truck, and in other relevant coniferous transportation scenarios, it was determined that the 5 axle semi-trailer vehicle was the most suitable. In the transport scenarios involving the tree group forming broadleaved species, it has been determined that the most suitable vehicle type was mostly a 5-axle semi-trailer vehicle. In the evaluation made by considering the sub-criteria under the main criterion of cost, it was concluded that the 4-axle truck was the most suitable for the coniferous types to be transported, and the 5-axle trailer vehicle for 50 m3 forest product in the broadleaved type, and the 4-axle truck was the most suitable for other broadleaved species transport scenarios. Considering the sub-criteria under the main criterion of environmental damage, it has been determined that a 3-axle truck and a 4-axle truck are the most suitable, respectively, for the forest product to be transported 50 m3 and 100 m3 for coniferous species, and a 5-axle semi-trailer vehicle is suitable for other coniferous transportation scenarios. In the case of broadleaved, it was concluded that the most suitable vehicle type in terms of environmental damage was mostly a 5 axle semi-trailer vehicle. Finally, considering the sub-criteria under the main criterion of operational performance, it was concluded that the most suitable vehicle type in all transportation scenarios for coniferous and broadleaved species was a 5-axle semi-trailer. Considering many different criteria in the study enabled effective selection of vehicle types in forest products transportation planning. Considering all the results obtained, it shows that considering the amount of forest products to be transported and tree species will be more useful in terms of transportation planning. The results obtained by considering different evaluation criteria in future studies and using different multi-criteria decision making methods can be compared with the results of this study.